CN110646075A - 一种用于测量车辆轮毂载荷的形变传感器及装置、汽车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于测量车辆轮毂载荷的形变传感器及装置、汽车，包括：固定于轮毂表面的金属衬片；固定于所述金属衬片的电阻应变片；所述电阻应变片通过结构胶固定于所述金属衬片上。本发明的用于测量车辆轮毂载荷的形变传感器及装置、汽车，能够快能够快速、动态的获取车辆的载荷，且成本低。

Description

一种用于测量车辆轮毂载荷的形变传感器及装置、汽车

技术领域

本发明涉及车辆制造技术领域，具体涉及一种用于测量车辆轮毂载荷的形变传感器及装置、汽车。

背景技术

随着经济的发展和科技的进步，智慧交通已经成为人类生活的重要发展方向，如何动态的获取车辆的载荷信息是智慧交通重要的一环。

目前获取车辆的载荷采用的手段非常有限，基本上是以地磅为主。地磅有较大的局限性。第一：地磅的成本以及施工成本较高。第二：无法随时随地以及动态的获取车辆的载荷。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例期望提供一种用于测量车辆轮毂载荷的形变传感器及装置、汽车，能够快速、动态的获取车辆的载荷，且成本低。

为达到上述目的，第一方面，本发明实施例提供了一种用于测量车辆轮毂载荷的形变传感器，所述形变传感器包括：

固定于轮毂表面的金属衬片；

固定于所述金属衬片的电阻应变片；

所述电阻应变片通过结构胶固定于所述金属衬片上。

上述方案中，所述金属衬片的材料为铝合金。

上述方案中，所述电阻应变片为全桥电阻应变片。

上述方案中，所述结构胶为密封硅胶。

第二方面，本发明实施例提供了一种测量车辆轮毂载荷的装置，所述装置包括差分放大电路、处理部件和上面所述的任意一种形变传感器；所述差分放大电路的输入端连接所述形变传感器，所述差分放大电路的输出端连接所述处理部件。

上述方案中，所述处理部件为微控制单元(MCU，Microcontroller Unit)。

上述方案中，所述装置还包括将所述MCU处理后的数据对外发送的通讯部件，所述通讯部件连接所述MCU。

上述方案中，所述通讯部件包括无线射频(RF，Radio Frequency)元件。

第三方面，本发明实施例还提供了一种车辆的车轮组件，所述车轮组件包括轮毂、轮胎和上面所述的任意一种测量车辆轮毂载荷的装置；所述装置中的形变传感器安装于所述轮毂的轮辋的外圆周面，所述轮胎安装于所述轮毂、并包覆住所述形变传感器。

第四方面，本发明实施例还提供了一种汽车，所述汽车包括行车电脑、中控台和上面所述的车轮组件，所述车轮组件中的测量车辆轮毂载荷的装置与所述行车电脑连接，所述车轮组件中的测量车辆轮毂载荷的装置与所述中控台连接。

本发明实施例的用于测量车辆轮毂载荷的形变传感器及装置、汽车，包括：固定于轮毂表面的金属衬片；固定于所述金属衬片的电阻应变片；所述电阻应变片通过结构胶固定于所述金属衬片上。可见，本发明实施例的用于测量车辆轮毂载荷的形变传感器及装置、汽车，通过设置一个包括金属衬片、电阻应变片的形变传感器，能够快速、动态的获取车辆的载荷，且成本低。

本发明实施例的其他有益效果将在具体实施方式中结合具体技术方案进一步说明。

附图说明

图1为本发明实施例用于测量车辆轮毂载荷的形变传感器的示意图；

图2为本发明实施例测量车辆轮毂载荷的装置的结构示意图；

图3为本发明实施例测量车辆轮毂载荷的装置的电路原理示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种用于测量车辆轮毂载荷的形变传感器，所述形变传感器包括：固定于轮毂表面的金属衬片；固定于所述金属衬片的电阻应变片；所述电阻应变片通过结构胶固定于所述金属衬片上。

本发明的用于测量车辆轮毂载荷的形变传感器，通过设置一个包括金属衬片、电阻应变片的形变传感器，能够快速、动态的获取车辆的载荷，且成本低。本发明实施例还提供了一种测量车辆轮毂载荷的装置，所述装置包括上面所述的形变传感器、差分放大电路和处理部件；所述差分放大电路的输入端连接所述形变传感器，所述差分放大电路的输出端连接所述处理部件。

本发明实施例还提供了一种车辆的车轮组件，所述车轮组件包括轮毂、轮胎和上面所述的测量车辆轮毂载荷的装置；所述装置中的形变传感器安装于所述轮毂的轮辋的外圆周面，所述轮胎安装于所述轮毂、并包覆住所述形变传感器。

本发明实施例还提供了一种汽车，所述汽车包括行车电脑、中控台和上面所述的车轮组件，所述车轮组件中的测量车辆轮毂载荷的装置与所述行车电脑连接，所述车轮组件中的测量车辆轮毂载荷的装置与所述中控台连接。

以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

本实施例提供一种用于测量车辆轮毂载荷的形变传感器，如图1所示，所述形变传感器包括金属衬片11和电阻应变片12，所述电阻应变片12固定于所述金属衬片11上。具体地，所述电阻应变片12通过结构胶13固定于所述金属衬片11上。在使用中，所述金属衬片11固定于轮毂表面。

本发明实施例的原理在于：车辆轮毂在承载时，会有微小的变形，这种变形和轮毂的载荷是有一定的对应关系的，因此可以通过检测出的轮毂的微小的变形，计算出车辆轮毂的载荷，即车辆的载荷。而检测轮毂的微小的变形，可以通过本实施例的形变传感器，即轮毂变形会带动金属衬片11变形，金属衬片11变形可以引起电阻应变片12电阻的变化，因此可以被检测出来。

具体地，在实际的检测中，所述车辆轮毂的变形和车辆的载荷可以是一种正向的线性关系。

在本实施例中，所述金属衬片11的材料为铝合金。铝合金材料有良好的弹性变形能力，且材料接近轮毂的材料，也更能反映轮毂的变形情况，主要适用于铝合金轮毂。

在本实施例中，所述电阻应变片12为全桥电阻应变片12。这样测量灵敏度可以比半桥提高一倍，非线性得到改善。是优选方式。

在本实施例中，所述结构胶13为密封硅胶。粘接牢固，无腐蚀，是优选方式。

实施例二

本实施例提供了一种测量车辆轮毂载荷的装置，如图2所示，所述装置包括形变传感器21、差分放大电路22和处理部件23；所述差分放大电路22的输入端连接所述形变传感器21，所述差分放大电路22的输出端连接所述处理部件23。所述形变传感器21可以是实施例一所述的形变传感器21。

在本实施例中，所述处理部件23为微控制单元(MCU，Microcontroller Unit)，MCU又称单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)或者单片机，是把中央处理器(CPU，Central Process Unit，)的频率与规格做适当缩减，并将内存(memory)、计数器(Timer)、通用串行总线(USB，Universal Serial Bus)、模/数(A/D)转换、通用异步收发传输器(UART，Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)、可编程逻辑控制器(PLC，Programmable Logic Controller)、直接内存存取(DMA，Direct Memory Access)等周边接口，甚至液晶显示器(LCD，Liquid Crystal Display)驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。控制更方便，是优选方式。

在本实施例中，所述装置还包括将所述MCU处理后的数据对外发送的通讯部件25，所述通讯部件25连接所述MCU。这样可以更方便的将数据发送给用户或云平台，是优选方式。

在本实施例中，所述通讯部件25包括无线射频(RF，Radio Frequency)元件。即无线信号的频率范围为300kHz～300GHz之间，是一种应用广泛的无线通讯信号。无线的方式，可以简化结构，是优选方式。

具体地，本实施例的电阻应变片选用1000欧姆阻值的全桥路应变片。1000欧姆阻值的全桥路应变片测量更灵敏，是优选方式。

本实施例的电路原理图可以参见图3，如图3所示，其中，差分放大电路中在形变传感器输入端接入+3.3VDC电压与GND地线，输出端产生差分电压输出，能更好的采集数据。差分放大电路22采用AD8553芯片作为运算放大电路，将形变传感器电压放大100倍输出至处理部件23。

差分放大电路中的反馈电阻用于对形变传感器产生的差分电压进行放大处理，其放大倍数为：

本发实施例的参数选择为：反馈电阻2＝392k；反馈电阻1＝3.92k，放大倍数为200倍。这个放大倍数更适合处理部件23处理，是优选方式。

电压基准芯片采用亚德诺半导体技术有限公司(ADI，Analog Devices，Inc)的ADR127BUJZ-REEL7或具有以下同等参数性能的芯片：

电压基准类型:Series-Fixed；

参考电压:1.25V；

初始精度:0.12％；

温度系数:±3ppm/℃；

工作温度最:-40℃～125℃；

汽车质量标准。

这个芯片，精度高、性能稳定，是优选方式。

模拟开关芯片选用美国德州仪器公司(TI，Texas Instruments)的TPS78230QDRVRQ1。这个芯片，精度高、性能稳定，是优选方式。

本实施例的MCU自带12位AD采集，用于采集差分放大电路输出的调理后的电压值，并且MCU的控制核心采用荷兰恩智浦半导体(NXP Semiconductors)的FXTH8715116T1芯片。这里的AD采集为模拟信号转换为数字信号的部件。这个芯片，精度高、性能稳定，是优选方式。

本实施例的MCU中，低功耗运放芯片选型为ADI的AD8553或具有以下同等参数性能的芯片：

低失调电压：20μV(最大值)；

低输入失调漂移：0.1μV/℃；

高CMRR：140dB(典型值，G＝100)；

非线性度：0.001％(典型值，G＝100)；

宽增益范围：0.1至10,000；

单电源供电：+1.8V至+5.5V；

轨到轨输出。

这个芯片，精度高、性能稳定，是优选方式。

采样处理芯片选用NXP的FXTH8715116T1。由于该芯片具有加速度计量功能，能够获取z轴或(x，z)轴方向的加速度值。用以补偿不同转速下轮毂变形的偏差。这样，获取的车辆载荷更准确，是优选方式。

所述通讯部件25，采用MKW01 Z128CHNX1231芯片作为接收芯片。图中的无线AF即为通讯部件25。这个芯片，精度高、性能稳定，是优选方式。

相比其它测量装置，本发明实施例的测量装置，电能损耗更小，更节能。

实施例三

本实施例提供了一种车辆的车轮组件，所述车轮组件包括测量车辆轮毂载荷的装置、轮毂和轮胎；所述装置中的形变传感器安装于所述轮毂的轮辋的外圆周面，所述轮胎安装于所述轮毂、并包覆住所述形变传感器。所述测量车辆轮毂载荷的装置可以是实施例二所述的测量车辆轮毂载荷的装置。

这里，为了便于检测，所述形变传感器安装于所述轮毂，而测量车辆轮毂载荷的装置中的其它部件可以安装于所述轮毂，也可以独立于所述轮毂，安装在车辆其它部位。

进一步地，这里的车轮组件，可以只包括测量车辆轮毂载荷的装置中的一部分。因为数据的传输可以通过无线方式，也可以通过导线等非刚性连接的方式连接，因此处理部件可以和车轮组件分开安装。

实施例四

本实施例提供了一种汽车，所述汽车包括车轮组件、行车电脑和中控台，所述车轮组件中的测量车辆轮毂载荷的装置与所述行车电脑连接，所述车轮组件中的测量车辆轮毂载荷的装置与所述中控台连接。所述车轮组件可以是实施例三所述的车轮组件。

这里，为支持实施例二的测量车辆轮毂载荷的装置，所述行车电脑可以是常规的车辆中的行车电脑，也可以是特别设置的行车电脑，还可以是独立于车辆行车电脑而单独设立的电脑，因此，此处的行车电脑不应按其名称理解，而是应该理解为支持测量车辆轮毂载荷的计算机设备。

这里的中控台可以通过用户屏幕接收相应的车辆轮毂载荷方面的信息，其中也包括告警的信息。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

在本发明实施例记载中，除非另有说明和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本发明实施例中如有涉及的术语“第一\第二\第三”，仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二\第三”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序。

应理解，说明书通篇中提到的“一实施例”或“一些实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一实施例中”或“在一些实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。应理解，在本发明的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个模块或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。

上述作为分离部件说明的模块可以是、或也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是、或也可以不是物理模块；既可以位于一个地方，也可以分布到多个网络模块上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部模块来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各实施例中的各功能模块可以全部集成在一个处理模块中，也可以是各功能模块分别单独作为一个模块，也可以两个或两个以上功能模块集成在一个模块中；上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能模块的形式实现。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

或者，本发明上述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台电子设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。这样，本发明实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于测量车辆轮毂载荷的形变传感器，其特征在于，所述形变传感器包括：

固定于轮毂表面的金属衬片；

固定于所述金属衬片的电阻应变片；

所述电阻应变片通过结构胶固定于所述金属衬片上。

2.根据权利要求1所述的用于测量车辆轮毂载荷的形变传感器，其特征在于，所述金属衬片的材料为铝合金。

3.根据权利要求2所述的用于测量车辆轮毂载荷的形变传感器，其特征在于，所述电阻应变片为全桥电阻应变片。

4.根据权利要求3所述的用于测量车辆轮毂载荷的形变传感器，其特征在于，所述结构胶为密封硅胶。

5.一种测量车辆轮毂载荷的装置，其特征在于，所述装置包括差分放大电路、处理部件和权利要求1～4任一项所述的形变传感器；所述差分放大电路的输入端连接所述形变传感器，所述差分放大电路的输出端连接所述处理部件。

6.根据权利要求5所述的测量车辆轮毂载荷的装置，其特征在于，所述处理部件为微控制单元MCU。

7.根据权利要求6所述的测量车辆轮毂载荷的装置，其特征在于，所述装置还包括将所述MCU处理后的数据对外发送的通讯部件，所述通讯部件连接所述MCU。

8.根据权利要求7所述的测量车辆轮毂载荷的装置，其特征在于，所述通讯部件包括RF元件。

9.一种车辆的车轮组件，其特征在于，所述车轮组件包括轮毂、轮胎和权利要求5～8任一项所述的测量车辆轮毂载荷的装置；所述装置中的形变传感器安装于所述轮毂的轮辋的外圆周面，所述轮胎安装于所述轮毂、并包覆住所述形变传感器。

10.一种汽车，其特征在于，所述汽车包括行车电脑、中控台和权利要求9所述的车轮组件，所述车轮组件中的测量车辆轮毂载荷的装置与所述行车电脑连接，所述车轮组件中的测量车辆轮毂载荷的装置与所述中控台连接。

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